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Le chlorure de calcium, de formule CaCl2, correspond à un sel de calcium de l’acide chlorhydrique. Dans le Codex Alimentarius, le terme E509 fait référence au chlorure de calcium, un composé chimique largement utilisé dans l’industrie alimentaire. Il joue notamment le rôle de stabilisant, de conservateur, d’antiagglomérant, d’affermissant et d’absorbeur d’humidité. Cette substance est présente dans une variété d’aliments, des fruits et légumes aux boissons (alcoolisées ou non). De plus, ses propriétés en font un élément prisé dans d’autres domaines tels que l’agriculture et la médecine.
À température ambiante, il adopte la forme d’un solide cristallin blanc, se dissolvant aisément dans l’eau. Il ne dégage aucune odeur, et présente un goût amer. En outre, ce composé inorganique se distingue par sa forte hygroscopicité, captant les particules d’eau suspendues dans l’air par absorption ou adsorption. Il est aussi déliquescent, c’est-à-dire qu’il se liquéfie dès qu’il a absorbé un volume suffisant d’humidité. Au cours de ce processus, l’E509 se transforme en saumure.
Il fait partie de la famille des sels solides. À température ambiante il est déliquescent et très facilement soluble dans l’eau (745 g/L). Il est de formule brute CaCI2 sous forme anhydre. Sa masse molaire est de 110 g/mol. Sa masse volumique est de 2150 kg/m3, sa température de fusion de 772 °C.
Le Chlorure de Calcium Dihydraté est un sel minéral incolore, très hygroscopique, dont la formule chimique est CaCl₂. Il présente une solubilité extrêmement élevée dans l’eau et produit une solution fortement exothermique lorsqu’il s’y dissout. Cette propriété découle de la forte affinité ionique entre le calcium et les chlorures.
Le chlorure de calcium se présente sous la forme de granulés ou de flocons blancs, très hygroscopiques - il attire l’humidité comme un aimant.
Le chlorure de calcium peut être extrait de la craie. Il est aussi possible d’en produire en faisant réagir du carbonate de calcium avec de l’acide chlorhydrique, selon l’équation chimique suivante : CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2.
Il constitue un sous-produit de la synthèse du carbonate de sodium à travers le procédé Solvay. La réaction correspondante se traduit comme suit : 2NaCl + CaCO3 → Na2CO3 + CaCl2.
Par ailleurs, ce sel se trouve également dans la nature. Il se manifeste sous la forme de minéraux évaporitiques peu communs comme la sinjarite (dihydratée) et l’antarcticite (hexahydratée).
Le chlorure de calcium peut être extrait de saumures ainsi que préparé par attaque de calcaire à l’aide d’acide chlorhydrique. Il est également un sous-produit de la fabrication du carbonate de sodium selon le procédé Solvay. La saumure peut également être traitée naturellement, sans apport d’ajouts chimiques, dans des bassins d’évaporation, selon la technique utilisée dans les marais salants, comme cela est le cas pour la production californienne de Tetra Technologies.
Le calcaire employé possède en général peu d’impuretés, sa teneur étant au minimum de 98 % en carbonate de calcium. Lorsque de l’acide chlorhydrique concentré, à 36 %, est utilisé, la concentration de la solution de chlorure de calcium obtenue est d’environ 40 % et une évaporation d’eau n’est pas nécessaire sauf pour obtenir du chlorure de calcium solide.
Le chlorure de calcium de qualité alimentaire est obtenu à partir de calcaire de grande pureté et d’acide chlorhydrique de synthèse.
Le chlorure de calcium a fait l’objet d’études approfondies au XVIIIe siècle, bien que sa découverte remonte apparemment au XVe siècle. Historiquement, il était connu sous l’appellation « sal ammoniac fixe », traduit en latin par sal ammoniacum fixum. En effet, sa synthèse s’effectuait par la distillation du chlorure d’ammonium avec de la chaux.
L’histoire de son usage remonte au début du XXᵉ siècle, lorsque l’industrie laitière a commencé à l’intégrer pour améliorer la coagulation du lait dans la fabrication des fromages. Les fromagers ont constaté que l’ion calcium rééquilibre les pertes minérales provoquées par la pasteurisation.
Dans le domaine de l’industrie agroalimentaire, l’additif E509 joue un rôle polyvalent en tant qu’agent stabilisant, conservateur, antiagglomérant et affermissant. Il contribue, entre autres, à maintenir les caractéristiques physicochimiques des produits alimentaires et à prolonger leur durée de conservation. Il évite la formation de blocs dans les poudres, et limite l’agglutination des particules. Par ailleurs, l’E509 agit comme un agent hygroscopique. Il diminue le taux d’humidité à l’intérieur de l’emballage hermétique, et protège les nourritures de l’impact de celle-ci lors de leur entreposage. Son profil gustatif salé est utilisé pour aromatiser diverses préparations.
Les autres applications du chlorure de calcium sont nombreuses. En médecine, il peut être employé pour traiter les intoxications au magnésium ou administré par injection pour soulager les brûlures internes causées par l’acide fluorhydrique. Dans le domaine de l’agriculture, il sert d’engrais. De plus, le chlorure de calcium est couramment employé pour faire fondre la neige. Pendant la saison hivernale, il est utilisé pour dégivrer les routes, les quais, les parkings et autres surfaces.
Secteurs d’utilisation du chlorure de calcium en 2017, dans le monde:
Le souci majeur est d’adapter le dosage au contexte : brassage, sphérification, déshumidification ou dégivrage n’ont pas les mêmes chiffres. Pour les brasseurs amateurs, le processus type : analyser l’eau (ou consulter les données municipales), définir l’objectif minéral (calcium, sulfate, chlorure), puis ajouter de petites quantités dissoutes.
Exemples concrets pour brasseurs : pour une pale ale, l’objectif est souvent d’augmenter légèrement le calcium pour aider à la clarification et à la stabilité des enzymes. Plutôt que de tout faire d’un coup, dissoudre une petite quantité et mesurer le pH et la conductivité.
Entretien & dosage pour déneigement : répandre une quantité adaptée selon la température et la surface ; trop de produit cause un surcoût inutile et augmente le risque environnemental.
Dosage pour fromagerie:
Pour augmenter la dureté de l'eau d'une piscine:
Le chlorure de calcium exige du respect : il n’est pas explosif ni comburant, mais très hygroscopique et sa dissolution dans l’eau dégage de la chaleur (réaction exothermique). Conserver le produit hermétiquement, à l’abri de l’humidité et des matériaux incompatibles. En cas d’absorption d’eau, il durcit et peut rendre le sac inutilisable.
Manipulation : dissoudre le chlorure de calcium dans de l’eau en versant le produit dans l’eau (et non l’inverse) pour contrôler l’échauffement local. Ajouter le produit progressivement dans l’eau (ne pas verser l’eau sur le produit), utiliser de l’eau tiède pour accélérer la dissolution tout en évitant une montée de température trop locale.
Compatibilités : éviter le contact prolongé avec métaux non inoxydables ; le chlorure de calcium peut favoriser la corrosion en présence d’humidité.
FDS / MSDS : avant toute utilisation, télécharger et consulter la fiche de données de sécurité (disponible auprès du fournisseur). La FDS précise les mesures en cas d’urgence, les limites d’exposition et le classement.
Il ne doit pas faire l’objet d’ingestion. Comme il réagit de manière très exothermique avec l’eau, il peut générer des brûlures à l’œsophage ou à la bouche. - Il est recommandé d’éviter le contact prolongé avec la peau.
Le chlorure de calcium ne disparaît pas comme par magie après usage. Son impact environnemental se manifeste surtout via lessivage vers les sols et cours d’eau, et via la salinisation des abords. Oui, en forte concentration il peut endommager la végétation en augmentant la salinité du sol.
Pour un brasseur amateur, l’impact se joue surtout au niveau matériel : résidus sur fermenteurs non inoxydables ou tuyauterie peuvent accélérer l’usure.
Il existe des alternatives selon l’usage et le niveau de contrainte environnementale : les agents à base d’acétate (calcium magnesium acetate), les solutions à base de betterave, ou le simple usage de graviers/sable pour l’adhérence.
Pour des usages en cuisine ou en contact direct avec les aliments (sphérification, préparation alimentaire), toujours choisir un chlorure de calcium certifié qualité alimentaire. Pour déneigement ou déshumidification, la qualité technique suffit et est généralement moins chère.
Un sac de 4 kg constitue souvent un bon compromis : suffisant pour plusieurs brassins et pour des usages domestiques, facile à stocker.
Le choix du fournisseur et du format dépend du besoin. Les offres vont du sachet alimentaire de 1 kg aux sacs industriels de 25 kg. Parmi les points de vente les plus visibles : Brico Dépôt, Leroy Merlin, Castorama, Bricomarché, Point.P, Cdiscount, ManoMano, Amazon France, Gedimat et Auchan.
Astuces d’achat : vérifier la fiche de données de sécurité (FDS/MSDS) et le grade (technique vs alimentaire). Pour la cuisine et la sphérification, choisir un produit certifié qualité alimentaire.
Services & logistique : plusieurs revendeurs proposent l’envoi sous 4-5 jours via UPS pour les commandes en ligne. Certaines plateformes (ex.
En se basant sur le jeu de données regroupant les données d'écotoxicité utilisées par les Pays-Bas et le Canada, un nouveau jeu de données est établi incluant 42 espèces et 10 taxons (cyanobactéries, algues, macrophytes, rotifères, annélides, mollusques, crustacés, insectes, poissons, amphibiens) représentant ainsi des modes de vie et de nutrition très divers. Une évaluation supplémentaire subséquente a été effectuée par l'INERIS afin de qualifier certaines données prises en compte par le CCME et qui n'étaient pas utilisables en tant que telles pour la détermination de la norme de qualité pour la protection des organismes aquatiques selon la méthodologie européenne (E.C., 2018).
En particulier, des NOEC ont pu être recalculées à partir d'un certain nombre de MATC (cf. tableau en Annexe) et utilisées pour l'établissement de la SSD. A contrario, les EC25 et LOEC pour lesquelles une EC10 ou une NOEC ne pouvait pas être recalculées ont été écartées du jeu de données. Les données ainsi validées sont regroupées dans le Tableau 4 ci-dessous pour l'établissement de la SSD.
Les normes de qualité pour les organismes de la colonne d'eau sont calculées conformément aux recommandations du guide technique européen pour la détermination des normes de qualité environnementale (E.C., 2018). La valeur de ce facteur d'extrapolation dépend du nombre et du type de tests pour lesquels des résultats valides sont disponibles. Le facteur d'extrapolation maximal de 5 à appliquer sur la HC5, utilisé par défaut, peut être diminué dans le cas où des éléments peuvent permettre de faire régresser l'incertitude résiduelle sur la valeur de HC5.
Connaissance du mode d'action : le mode d'action des chlorures est bien décrit. Le chlore a un rôle fondamental dans le maintien de l'équilibre ionique chez les organismes vivants. C'est un élément essentiel à ce processus, mais il est également démontré que des variations des concentrations en chlore peuvent perturber ces processus d'osmorégulation - notamment chez les organismes aquatiques - et ainsi provoquer des effets adverses (cf.
4 données d'écotoxicité chroniques reportées pour des mollusques et des algues sont inférieures à la valeur de la HC5 (jusqu'à 24 mg Cl-/L, alors que la HC5 est de 90 mg Cl-/L). La valeur obtenue pour Micrasterias americana (86 mg Cl-/L) est très proche et peut être considérée comme équivalente à la HC5. La NOEC obtenue pour Chlorella pyrenoidosa (61 mg Cl-/L) doit être considérée avec précaution dans la mesure où la LOEC pour cette étude est de 610 mg Cl-/L, ce qui signifie que l'EC10, comprise entre ces deux valeurs de 61 et 610 mg Cl-/L, pourrait aussi bien être proche de 610 mg Cl-/L et donc très supérieure à la HC5.
En revanche, aucun argument ne permet de remettre en cause la sensibilité des glochidies de moules d'eau douce et le fait que les NOEC correspondantes sont bien inférieures à la HC5 d'après les informations disponibles (valeurs recalculées dans le cadre des travaux CCME : pour Lampsilis fasciola, recalculée par les auteurs de Bringolf et al., 2007, et pour Epioblasma torulosa rangiana, recalculée par les auteurs de Gillis, 2011, cf.
Certaines études rapportant des relations dose-réponses d'effet des chlorures sur les organismes aquatiques ont démontré que la pente de la courbe peut être très importante, et prend un aspect de type « tout ou rien » (e.g., Venâncio et al., 2018 ; O'Neil et al., 1989), c'est-à-dire qu'un effet peut survenir à une concentration donnée, alors qu'aucun effet n'était observé à une concentration inférieure toute proche. Cette caractéristique induit de facto une incertitude supplémentaire dans la description de la relation dose-réponse, tout particulièrement lorsque les concentrations d'exposition sont espacées (exemple de la donnée obtenue sur Chlorella pyrenoidosa, cf.
Il est connu que les proportions de chacun des sels de chlore dans les eaux douces de surface françaises, ainsi que d'autres paramètres environnants (température, oxygène dissous, concentrations en sulfates, dureté, re-solubilisation dans les métaux, etc.), peuvent être des facteurs confondants de la toxicité des chlorures.
Cette proposition de QS est en-deçà de la borne inférieure de l'intervalle de confiance de la HC5 et très proche de la valeur permettant de protéger l'ensemble des mollusques d'eau douce les plus sensibles d'après les données disponibles, la plus faible NOEC étant de 24 mg Cl-/L.
L'approche du risque ajouté, opérée pour les substances existant à l'état naturel, consiste à prendre en compte dans la détermination de la valeur seuil une concentration dite de « fond géochimique » - définie comme la concentration de la substance existant en dehors de toute pression anthropique - qui est ajoutée à une concentration dite générique - déterminée lors de l'exposition des organismes à la substance en laboratoire.
Cette approche, parfois controversée, repose sur l'hypothèse selon laquelle les organismes seraient adaptés au fond géochimique des substances naturelles. La quantification du fond géochimique - dont les valeurs peuvent varier grandement à l'échelle géographique - pour être opérationnelle, repose sur l'application d'une stratégie d'échantillonnage précise (présélection des stations non impactées par les activités anthropiques et organisation spatiale des sites de mesure) et l'application d'une méthode de prélèvement et d'analyse spécifique pour les substances ciblées, dont la qualité devra être optimisée à la hauteur des exigences requises pour quantifier des valeurs faibles (Chandesris et al., 2013).
Ainsi, ce sont 47 797 analyses de chlorures qui ont été téléchargées depuis la base de données en ligne Naïades. Seules les données de qualification « correcte » et les analyses faites sur la phase aqueuse de l'eau (filtrée, centrifugée) ont été retenues.
Si on s'attache à étudier la fréquence de distribution des concentrations en chlorures sur ces mêmes analyses, il apparaît que plus de 95 % des concentrations retrouvées dans le milieu sont inférieures à la HC5 de 90 mg.L-1 (cf.
En principe, lorsque des normes de qualité dans l'eau de boisson existent, soit dans la Directive 98/83/CE (C.E., 1998), soit déterminées par l'OMS, elles peuvent être adoptées. Il faut signaler que ces normes réglementaires ne sont pas nécessairement établies sur la base de critères (éco)toxicologiques (par exemple les normes pour les pesticides avaient été établies par rapport à la limite de quantification analytique de l'époque pour ce type de substance, soit 0,1 µg.L-1).
Ce tableau comporte un trop grand nombre d'entrées pour permettre son affichage complet. Pour les chlorures, seules la norme de qualité pour la protection des organismes aquatiques et pour la protection de la santé humaine vis-à-vis de la consommation d'eau de boisson ont été déterminées. La norme de qualité la plus faible parmi elles correspond à la norme de qualité pour la protection des organismes aquatiques.
C'est donc cette valeur de 30 mg Cl-/L qui est retenue par l'INERIS comme Valeur Guide Environnementale (VGE) pour les chlorures dans les eaux douces de surface. Elle correspond à une valeur en-deçà de laquelle au moins 95 % des espèces aquatiques seront protégées, y compris les espèces de mollusques bivalves identifiées comme les plus sensibles d'après les données disponibles.
* Cette valeur seuil générique pour toutes les masses d'eaux ne tient pas compte du fond géochimique des chlorures et a été fixée à 30 notamment pour permettre la protection des espèces de mollusques d'eaux douces.
| Concentration (mg/L) | Pourcentage des analyses (n = 47 797) |
|---|---|
| Inférieure à 30 | > 95% (estimation) |
| Inférieure à 90 (HC5) | > 95% |
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